автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология разработки предварительно разрыхленных грунтов одноковшовыми экскаваторами



МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ГАЛИМУЛЛИН Валерий Ахметович

УДК 624.132.3.879.3

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО РАЗРЫХЛЕННЫХ ГРУНТОВ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.23.08. — ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ 1989

Работ-, выполнена в Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте

Научный руководитель - доктор технических наук.

профессор Ю.И.Беляков

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор С.Г.Васильев

- кандидат технических наук, зав.отделом НИИСП Госстроя УССР Г.И.Линецкий

Ведущая организация - трест Строймеханизация

Главкиевгорстроя

Защита диссертации состоится " /& " лга/эюд 1989 г. в /5 час, на заседании специализированного Совета К 068.05.12 "Технология и организация строительства" при Киевском инженерно-строительном институте по адресу: 252037 г.Киев-37, Воздухофлотский проспект, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского инженерно-строительного института

Автореферат разослан " /У " ¿^¿¿¿''¿¿^1989 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, канд,техн.наук, доцент ( Н.А.ШЕБЕК

Актуальность теш. В решениях ХХУП съезда КПСС поставлена задача ускоренного создания и внедрения прогрессивной технологии, системы машин и механизмов, обеспечивающих комплексную механиза-; цию строительных работ и снижение сроков строительства, в том числе и земляных работ.

Наличие мерзлых или прочных грунтов, а также различного вида включений (скальных грунтов, дорожных покрытий, строительных конструкций и др.) резко снижает производительность одноковшовых экскаваторов, которые не могут разрабатывать данные грунты без предварительного рыхления. Для предварительного рыхления мерзлых и прочных грунтов, а такке включений, используется как широкий арсенал сменного рабочего оборудования на экскаваторах (глин - и шар-молот, гидромолот), так и навесные рыхлители на тракторах и буровзрывной способ.-

Однако, при выборе параметров рыхлении помимо глубины промерзания Ьпр (или толщины пропластка Ьпл ) недостаточно учитываются физико-механические свойства грунтов и типоразмеров экскаватора, предназначенного для дальнейшей их выемки I

При этом результаты работ, выполненных в последние годы ЦНИИОМГП, в том числе некоторых с участием автора, и опыт многих строительных организаций показывают, что в условиях реконструкции предприятий и при небольших объемах работ для ра^аботки различного вида прочных грунтов и включений могут эффективно использоваться гидромолота, как сменное рабочее оборудование экскаватора.

Более широкое применение гидромолотов сдерживается рядом факторов, в том числе отсутствием научно-обоснованных областей их эффективного применения при различных видах работ.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности применения одноковшовых экскаваторов при разработке мерзлых и прочных грунтов после предварительного их рыхления.

Основная идея работы заключается в том, что выбор типоразмеров и параметров совместной работы малаш для предварительного рыхления и одноковшовых экскаваторов для разработки разрыхленных грунтов следует осуществлять исходя из комплексной оценки технологического качества забоя.

Методы исследований: анализ и обобщение; аналитический, экспериментальный, экономико-математическое моделирование с использованием ЭВМ; промышленная проверка полученных результатов.

Научная новизна работы;

- разработана методика комплексной оценки технологического качества забоя одноковшового экскаватора;

- установлены зависимости увязывающие техническую производительность экскаватора, а также параметры рыхления мерзлых и прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей, буровзрывного способа и гидромолотов с уровнем технологического качества забоя;

- с помощью экономико-математического моделирования технологии разработки мерзлых и прочных грунтов установлены области рационального применения различных комплектов машин.

Основными защищаемыми положениями являются;

- основные зависимости, определяющие параметры рыхления мерзлых и прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей, буровзрывного способа и гидромолотов, обеспечивающих требуемое технологическое качество забоя для различных типоразмеров экскаваторов;

- методика расчета технологических параметров разработки мерзлых и прочных грунтов с предварительным рыхлением;

- технико-экономическое обоснование рационального комплекта машин для разработки мерзлых и прочных грунтов.

Практическая ценность работы. Разработана инженерная методика и практические рекомендации по выбору типоразмера однококио-вого экскаватора, рационального способа и параметров рыхления и последующей выемки мерзлых и прочных грунтов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на Республиканском производственно-техническом семинаре "Сокращение ручного труда в строительстве" (г.Севастополь, 1982 г.), I Республиканской конференции по повышению надежности и долговечности машин и сооружений (г.Киев, 1382 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Механизация и автоматизация земляных работ в строительстве" (г.Киев, 1966 г.), научно-технических советах ЦЩИ0М1П Госстроя СССР, научно-технических конференциях Казанского инженерно-строительного института / 1982 - 1983 г.г./ и Киевского инженерно-строительного института / 1982 - 1985 г.г./.

Реализация работы. Результаты работы использованы в "Методических рекомендациях по разборке и -¡эазрузешпэ строительных конструкций при реконструкции • промышленных предприяиги" /1££о г./ и "Организационно-технологических правилах производства земляных работ при реконструкции промышленных предприятий" /1984 г./, утвержденных и изданных Минпрсмстроем УССР и получивших практическое применение в строительных организациях министерства,

а также в "Рекомендациях по установлению рационального качества забоя машин для земляных работ" /1Э84 г./ и в "Рекомендациях по разработке мерзлых грунтов бульдозерно-рыхлительными агрегатами и скреперами" /1985 г./> утвержденных и изданных Главбам-строем Минтрансстроя СССР и внедренных в строительных организациях главка.

Основные результаты работы внедрены при устройстве земляных сооружений в тресте "Строймеханизация" Главульяновскстроя Минюгстроя СССР.

Рекомендуемые параметры качества предварительной подготовки забоя одноковшового экскаватора использованы в отраслевом стандарте ОСТ 24.072.11-80 "Забои одноковшовых экскаваторов. Показатели качества", разработанным НИИтяжмашем ПО "Уралмаш" совместно с КИСИ.

Внедрение результатов диссертационной работы позволило получить экономический эффект в сумме 147,4 тыс.рублей. При участии автора разработано и издано учебное пособие "Земляные и буровзрывные работы при реконструкции промышленных предприятий", которое используется при чтении лекций и выполнении курсовых и дипломных проектов.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации освещены в 18 печатных трудах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 79 наименований и приложений, изложена на 184 страницах машинописного текста, в том числе 35 рисунков и 24 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В соответствии с поставленной целью автором изучены результаты исследований, изложенные в трудах советских учених академика

B.В.Раевского, чл.-корр. АН УССР Ю.А.Ветрова, докторов технических наук, профессоров С.С.Атаева, В.И.Баловнева, Ю.И.Белякова,

C.Г.Васильева, Н.Г.Домбровского, С.Е.Канторера, Н.Я.Репина, Г.В.Родионова, докторов технических наук И.П.Балбачан, А.К.Рейта, кандидатов технических наук Е.Д.Баладинского, А.Г.Емельянова, Ю.Ю.Какмерера, В.М.Матушенко, Г.Й.Линецкого, Ю.Б.Панкевича, А.А.Пешкова, А.В.Резуника, Ю.П.Садакова, Н.Н.Сохи, В.К.Черненко, М.С.Чеченкова и др., а также ряда зарубежных авторов ( С.Новак, Д.Ридер, Л.Войт, А.Кальтенеггер и др.).

Анализ выполненных исследований и проектных работ показал, что вопросы технологии разработки предварительно разрыхленных мерзлых и прочных грунтов наиболее полно решены применительно к карьерным одноковшовым экскаваторам. Для строительных одноковшовых экскаваторов, имеющих значительно меньшие параметры и усилия копания, вопросы выбора рациональной технологии и параметров предварительной подготовки мерзлых и прочных грунтов недостаточно изучены. Сюда относятся, в первую очередь, установление влияния степени предварительного разрыхления мерзлых и прочных грунтов на технологические параметры их разработки строительными одноковшовыми экскаваторами; обоснование технологических параметров работы одноковшового экскаватора с гидромолотом при рыхлении мерзлых и прочных грунтов, различного вида включений, отдельных разновидностей строительных конструкций; обоснование технологических параметров рыхления мерзлых и прочных грунтов с целью полу-

Ъ

чения требуемого технологического качества забоя; определение области эффективного применения тракторных рыхлителей, буровзрывного способа и гидромолотов и формирование рациональных комплектов машин для рыхления мерзлых и прочных грунтов с различными физико-механическими свойствами.

В связи с этим для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи исследований: выявление основных факторов, влияющих на производительность экскаватора при разработке разрыхленных мерзлых и прочных грунтов; обоснование основных параметров рыхления мерзлых и прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей и буровзрывного способа, обеспечивающих требуемое технологическое качество забоя; разработка рациональной технологии и установление области эффективного применения строительных экскаваторов, оборудованных гидромолотом; выбор рационального комплекта машин для разработки мерзлых и прочных грунтов на основе использования экономико-математического моделирования.

В ходе экспериментальных исследований необходимо было оценить технологическое качество забоя и его влияние на производительность однокошовых экскаваторов, а также, получить исходные данные для разработки рациональных схем рыхления мерзлых и прочных грунтов с использованием тракторных рыхлителей, буровзрывного способа и гидромолотов, а также для построения экономико-математической модели выбора рационального комплекта машин.

В принятой ЕНиР группировке грунтов по трудности разработки одноковшовыми экскаваторами (I - У1 группы), в основу которой была положена классификация грунтов проф. Н.Г.Домбровского по величине удельного сопротивления копанию Кр отсутствуют

количественные критерии определения группы грунта при промерзании и, что не менее важно, при его разрыхлении.

Использование единого критерия при определении группы грунта в немерзлом состоянии,а также при разной степени промерзания и разрыхления, позволит более обоснованно выбирать рациональную технологию и комплекты машин для разработки мерзлых и прочных грунтов.

С этой целью предложена методика оценки технологического качества забоя и выбора рациональной технологии и комплекта машин для разработки мерзлых и прочных грунтов по результатам определения единичных, комплексных и обобщающих показателей (рис. I).

На рис. I приняты следующие обозначения: у - плотность грунта, т/м3; С - показатель ударника ДорНШ; &с>к - сопротивление одноосному сжатию, МПа; и/ - влажность грунта,%\

СИср ~ средневзвешенный размер куска, см; Кр - коэффициент разрыхления грунта в развале; - допустимый размер куска,м;

Рн - выход негабаритных кусков, в долях единицы; и - продолжительность копания и цикла работы экскаватора,с; Кн -коэффициент наполнения грунта в ковше экскаватора; Яр* - коэффициент разрыхления грунта в ковше экскаватора; и Дз - высота и ширина забоя,м; о(даз - угол поворота экскаватора на разгрузку, градус.

Физико-механические свойства определялись по стандартным методикам. Технологические параметры работы экскаватора - по известным специальным методикам.

Определение комплексного показателя Кр в производственных условиях представляет собою довольно сложную задачу. Поэтому величина Кр с достаточной для производственных задач точностью

7

i

1

I

I

I §

{

s

(ошибка 10 - 15%) определялась косвенным путем, а именно - по конструктивно-технологическим параметрам работы экскаватора:

где N - расходуемая мощность двигателя экскаватора, кВт;

2 - коэффициент, определяющий часть мощностирасходуемой собственно на копание грунта; £ - вместимость ковша экскаватора, м3.

При работе экскаваторов со сменным рабочим оборудованием (гидромолот, зуб - рыхлитель, захватно-клещевой рабочий орган и т.п.) предлагается использовать величину удельной энергоемкости разработки грунта 6р , которая по физическому смыслу близка к величине Кр и может быть определена из выражения / I / с учетом величины Кр .

Экспериментальные исследования проводились в 1980-1986 г.г. на мерзлых и прочных грунтах при разработке их строительными одноковшовыми экскаваторами после предварительного разрыхления с использованием тракторных навесных рыхлителей, буровзрывного способа и сменным рабочим оборудованием экскаватора - гидромолотом. Оценивалось влияние технологического качества забоя на показатели работы одноковшовых экскаваторов: при разработке мерзлых грунтов Э0-3322Б, Э0-4321А.Э0-4121А, ЭО-5122 (г.г.Ульяновск, Москва, Киев), при разработке полускальных и скальных грунтов Э0-4121А, Э0-4321А, НБ -1500 ("Като",Япония), ЭО-5122 (г.Коммунарок Ворошиловградской области, г.Туапсе Краснодарского края., трасса БАМа), на карьерах строительных материалов Э0-6122А (Улья-

новская и Житомирская области;. Для сопоставления технологии работы строительных и карьерных экскаваторов приводились также исследования при разработке полускальных и скальных взорванных грунтов экскаваторами - мехлопатами с вместимостью ковша Е = 5 и Е = 8 м3.

Уровень технологического качества забоя помимо значений плотности у , числа ударов С , влажности № , сопротивления •одноосному сжатию (э<ж , оценивался величинами коэффициента разрыхления грунта в развале Кр ив ковше , средневзвешенным размером куска с!ср , допустимым размером куска ^ .выходом негабаритных кусков Д . Оценка степени предварительного рыхления грунтов ( ¿ср , , Рн ) осуществлялась путем фотоплано-грамм и линейным методом измерения кусковатости разрыхленного грунта.

Оценка трудности экскавации разрыхленных грунтов на ряде -экскаваторов проводилась с фиксацией усилий, затрачиваемых на разработку грунта, на осциллографическую ленту или с помощью самопишущих приборов. При работе на полускальных и скальных взорванных грунтах экскаваторов с Е = 8 м3 оценка качества подготовки забоя проводилась с помощью специального прибора ИГС-5М, фиксирующего уровень загрузки приводов подъема и напора.

В основу группировки грунтов, предложенной по результатам экспериментальных исследований и данным проф. Ю.И.Белякова положена величина К? , которая для I - У1 групп изменяется в пределах 0,02 - 0,7 Ша. Для определения группы грунта по величине при его промерзании необходимо учитывать' влажность V и глубину промерзания грунта Ьпр .

Для оценки изменения группы грунта в зависимости от качества рыхления необходимо использовать величину относительной кус-коватости (представляющей собой отношение с!ср/Вк , где 5к ширина ковша, м) и коэффициента разрыхления грунта в развале Кр . (табл. I).

Таблица I

Изменение группы грунта в зависимости от степени рыхления грунта

Группа ■ грунта в плот- \ Значения величины Кр при . кусковатости с1ср/5к относительной Группа грунта после

ном состоянии г О, / 0,4-0, г 1 рыхления

Ш 1,2 - 1,35 1,35 - 1,5 - I

1,05 - 1,2 1,1 - 1,35 1,2 - 1,35 П

1,2 - 1,3 1,3 - 1,5 _ I

- 1,05 - 1,2 1,1 - 1,3 1,2 - 1,3 П

1,02 - 1,05 1,05 - 1,1 1,1 - 1,2 Ш

1,2 - 1,3 1,3 - 1,4 1,4 - 1,5 I

У 1,1 - 1,2 1,2 - 1,3 1,3 - 1,4 Ш

1,02 - 1,1 •1,05 - 1,2 1,1 - 1,3 1У

1,2 - 1,3 1,3 - 1,4 1,4 - 1,5 ш

У1 1,1 - 1,2 1,2 - 1,3 1,3 - 1,4 1У

1,02 - 1,1 1,05- 1,2 1,1 - 1,3 У

При экскавации разрыхленных грунтов оценивалось продолжительность цикла работы экскаватора "Ь^ и его составляющих, коэффициенты наполнения ковша Кн и разрыхления грунта в ковше экскаватора К р. к в забоях различного уровня технологического качества. На основании полученных результатов установлена эмпирическая зависимость относительной продолжительности цикла 1ц от величины Кг для экскаваторов с различной вместимостью ковша, представляющая собой отношение

Ш00 (1\

ъ = в-ак? • 1

где А и 6 - коэффициенты учитывающие вместимость коша экскаватора. Для экскаваторов с ковшом вместимостью < 1,0 м3, 1,0 м3 - 2,5 м3 и > 2,5 м3, значения й равны, соответственно 7,88; 8,01; 7,1, а значения в - 9,04; 9,9; 10,51.

Уровень технологического качества забоя предлагается оценивать по величине коэффициента технологического качества забоя Кг , определяемого как отношение

_ юо• Ки (3)

По результатам экспериментальных данных установлено, что при Кг = 0,75 ... 0,5 обеспечивается номинальное качество, а при

Кг 4 0,35

качество забоя является предельным. Оптимальное качество забоя определяется минимальной величиной приведенных затрат.

Резкое-снижение величины Кх при предельном качестве забоя объясняется тем, что значительная часть рабочего времени расходуется на внецикловые операции, к которым в основном относятся подборка и погрузка (откладывание) негабаритных кусков. На осно-

вании проведенных экспериментальных исследований предложена зависимость, "учитывающая влияние выхода негабаритных кусков. Рн на техническую производительность экскаватора Птех :

п - 3600-Е-Ки ...

Птеу- .В-Е-Ки ^ , I5)

14 Ун-срО-Ри)^ где Ун-ср - средний объем негабаритного куска, м3; "Ь.« - продолжительность погрузки (откладывания) одного негабаритного куска, составляющая (1,5 - 2,5 ) , с

Результаты исследований использованы при определении рациональной технологии разработки мерзлых и прочных грунтов. В зависимости от величины Ьпр и вместимости коша экскаватора мерзлой грунт может разрабатываться как с предварительным рыхлением, так и непосредственно из массива. Для предварительного рыхления грунта предлагается шире использовать тракторные рыхлители статического действия, буровзрывной способ и одноковшовые экскаваторы с гидромолотом. Параметры рыхления должны определяться из условия обеспечения номинального уровня качества забоя, обеспечивающего номинальную производительность принятого типоразмера экскаватора.

При разработке мерзлых грунтов по схеме "Рыхление - выемка-транспортирование" при послойном рыхлении особенно эффективны тракторные наЕесные рыхлители. При этом выявлена потребная мощность трактора для рыхления грунтов различных групп в зависимости от глубины их промерзания Ьлр (табл. 2).

Таблица 2

Потребная мощность трактора N , кВт, для рыхления грунтов с различной глубиной промерзания

Группа грунта ! I ! Расчетная ! [ величина г! МПа ! Значения N при Ьпр , м

0,5 \ 1,0 ! 1,5. -! 2,0

I 0,12 54 ■ ' •89 125 ко . : -

П 0,20 61 97 133 168

Ш 0,28 74 НО 145 . 181

п 0,38 96 132 .167 ,•' 203

У 0,50 142 177 . 213" 249

л 0,70 199 234 " 234 306

По потребной мощности N - выбирается- ближайший из существующего ряда бульдозерно-рыхлительный агрегат .и'определяется рабочая скорость перемещения трактора. Техническая производительность рыхлителя может быть определена из выражения

ПР _ 0.75:Ьп-ЬР-1ГР 11те!<~ Кг п

где Вп - полезная ширина захвата грунта рыхлителем, м; Ьр -эффективная глубина рыхления, м; Vр - рабочая скорость движения базового .трактора, м/ч; Кг - коэффициент характера проходов С при параллельных проходах Кг = I, при перекрёстных - Кг. = '¿)% П - число проходов по одному следу. Для обеспечения необходимого качества рыхления грунта расстояние между параллельными проходами С( (равное величине Вп ) следует принимать не более

С1-ЛЭ+1,8Б« , *

где 6н - ширина наконечника рыхлителя, м; ^З - допустшлый размер куска для экскаватора, м.

При этом глубина эффективного рыхления составит

Ьр = 0,бЬз - 0,5 ?9 ЦЬ , А (б)

где Ьз - заглубление зуба рыхлителя, м; аС - угол расширения прорези (обычно 45 - 60°).

При использовании параллельно-перекрестной технологии рыхления расстояние между перекрестными проходами следует принимать Сг = ( 1,2 - 1,5 ) С| .В этом случае Ьр = Ьг>

При разработке мерзлых ( Ьлр > 1,0 м) и прочных грунтов по схеме "Рыхление - выемкг - транспортирование" при рыхлении на проектную глубину наиболее часто эффективен буровзрывной способ. Установлена взаимосвязь между показателями степени рыхления мерзлых грунтов -с!ср и удельным расходом ЬВ <=|, в виде

с!ср= К (4б,д- 24,2^) , см (9)

где К - коэффициент, учитывающий влажность грунта (равен соответственно 0,8; 1,0; 1,2; 1,5 при значениях влажности 20; 20 - 30; 30 - 45 и > 45%).

При принятом диаметре шпуров (скважин) параметры расположения зарядов Ь5 определяются по формуле

= (Ш)

■ ппр

где <4 - диаметр заряда (шпура) м; Р&5 - плотность вэрыв-

чатого вещества (850 кг/м3); Еъ - длина заряда; ч - 0,2 Пщм.

При разработке мерзлых и прочных грунтов по схемам "Рыхление - выемка - транспортирование" при послойном рыхлении небольших объемов, а также при схемах "Рыхление - выемка - вторичное дробление - транспортирование" и "Дробление и выемка - транспор1-тирование" более эффективны экскаваторы с гидромолотами.

Экспериментальные исследования ЦНИИОМГП (руководитель работ к.т.н. Е.Д.Валадинский) при участии автора проводились на экскаваторах с гидромолотами СП-70,.СП-71, СП-62, а также Яохом - 700 и ЯохоН - 1000 (Финляндия). Исследованы, в основном, две схемы отделения куска от массива: вертикальная и "с подбоем". Вертикальная схема рекомендуется при работе гидромолотов типа " КохоМ ", а схема "с подбоем" и вертикальная при работе гидромолотов СП-71, СП-62.

При рыхлении мерзлых грунтов техническая производительность экскаватора с гидромолотом, из условия обеспечения требуемого качества рыхления, может быть определена из выражения

^.ЖОк , (И)

и

где Ьр - глубина рыхления, м; "Ы - продолжительность цикла работы экскаватора, оборудованного гидромолотом, с.

Установлено, что при объемах мерзлого грунта (или других включений) менее 10 ... 15% эффективно применение экскаватора с гидромолотом в качестве сменного рабочего оборудования. В этом случае техническая производительность определится:

ПЛте* ) + 1Ъам

где \/ - объем рлеют, м3; Птех , Ц-rex - техническая производительность экскаватора, соответственно, оборудованного кощпом и гидромолотом, м3/ч; ZTkw - суммарное время, затраченное на замену рабочего органа, ч.

Экскаватор, оборудованный гидромолотом, является эффективным средством повышения качества забоя, особенно при наличии негабаритов, оставшихся после предварительного рыхления взрывом или тракторными рыхлителями. В этом случае техническая производительность экскаватора представляет собой отношение:

ГО

тг 3600-Ун.ср ire*" Тц

где Тц - продолжительность цикла дробления негабарита, с

Тц = П (toT + Ьг-) tnep

где tor - продолжительность определения куска, с; "tyc - продолжительность установки гидромолота в новую точку, с; tiiep - продолжительность переезда с одной стоянки на другую, с; П - количество кусков на которые необходимо разрушить негабарит. п _ Уя-ср . Q-V

й - коэффициент, учитывающий соотношение сторон куска и равный 0,2 ... 0,4.

Предложены схемы разборки дорожных покрытий (бетонных полов) с использованием гидромолотов при реконструкции промышленных предприятий. В зависимости от точности и толщины покрытия определяется глубина внедрения рабочего органа. Шаг и порядок перемещения гидромолота в забое выбирается из условия обеспечения

Ьсе

лэсс«ояре»и 1

i';;o. 2. Алгоритм шоора pu дал г,-.зработкл мзрзяых а црочк

зонального комплекта машин гс грунтов.

требуемого качества рыхления.

В зависимости от условий стесненности (ограничение с одной или нескольких сторон) и производства работ гидромолот более целесообразно использовать в комплекте с другими машинами.

В результате проведенных исследований при строительстве и реконструкции объектов разработана методика, позволяющая в зависимости от прочностных свойств грунта, объемов и сроков производства работ выбрать типоразмер экскаватора и наиболее рациенальиый способ предварительного рыхления грунта. На этой методике основана экономико-математическая модель выбора рационального комплекта машин для разработки мерзлых и прочных грунтов, реализованная на ЭВМ "ЕС-1022" <>с- 2).

В модель введены полученные автором корреляционные зависимости, а также коэффициенты и отношения, характеризующие особенности разработки мерзлых и прочных грунтов: требования к необходимому качеству предварительного рыхления грунта, условия экскавации разрыхленного грунта, схемы и технологические параметры рыхления мерзлых грунтов и др.

Использование модели позволяет определить технико-экономические показатели, как для комплекта "Экскаватор - автотранспорт", так и для комплекта машин, используемого при предварительном рыхлении грунта. В зависимости от критерия оценки (продолжительность выполнения работ, трудоемкость или приведенные затраты на I м3) выбирается рациональный комплект машин для разработки мерзлых или прочных грунтов.

Так, например, в условиях городского строительства при разработке мерзлых грунтов гидромолот и тракторные рыхлители более

эффективны при глубине промерзания до Г м. При большей глубине промерзания следует использовать буровзрывной способ, в том числе и под локализатором.

При дроблении негабаритов объемом до 1,6 м3 ( ¿cm = 120 . . . 190 МПа) гидромолоты более эффективны метода шпуровых зарядов.

Предложенные новые технологические схемы производства работ и выявленные области рационального применения различных способов рыхления грунтов послужили основой инженерной методики выбора рациональной технологии разработки мерзлых и прочных грунтов.

Методика предусматривает комплексный учет различных факторов, характеризующих физико-механические свойства грунта, качество предварительной подготовки забоя, процесс экскавации разрыхленного грунта, а также различных способов предварительного рыхления грунта.

Выбор параметров экскаватора производится по величине удельного сопротивления копанию Kf , характеризующего группу грунта. Параметры рыхления определяются с учетом физико-механических свойств грунта, глубины промерзания, требуемого качества рыхления для данной вместимости ковша экскаватора Е

Окончательный выбор рационального комплекта производится по одному или совокупности ранее указанных критериев.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

I. Выбор рационального комплекта машин для разработки мерзлых и прочных грунтов следует осуществлять по методике, учитывающей, помимо общепринятых показателей (плотность, влажность,

число и др.), удельное сопротивление копанию KF и качество предварительной подготовки забоя (допустимый и средневзвешенный размер куска ¿д и , выход негабаритных кусков Рн и др.). Разработана методика и определены величины Кр в производственных условиях с учетом конструктивно-технологических параметров работы одноковшовых экскаваторов, а также зависимости для определения относительной продолжительности цикла и коэффициента технологического качества забоя .

2. Предложена группировка грунтов по трудности разработки их одноковшовыми строительными экскаваторами, оцениваемой величиной

Кр (в диапазоне 0,02 ... 0,7 МПа), дополняющая существующие группировки грунтов, в части учета параметров мерзлых грунтов (влажность, глубина промерзания hnp ) и степени предварительного разрыхления (величина dcp и ^р ).

3. Выполненные в производственных условиях экспериментальные исследования технологических параметров работы экскаватора позволили количественно оценить уровень технологического качества забоя по величине K¡ и сформулировать требования к степени предварительного рыхления грунтов (по величине C¿cp и R* ), обеспечивающие номинальной качество забоя ( Кг =0,8 ... 0,5) и установить границы предельного качества забоя ( Кг ^ 0,3). Предложена зависимость производительности экскаватора, учитывающая влияние .количества и времени погрузки (откладывания) негабаритных кусков.

4. По результатам экспериментальных исследований работы гидромолотов СП-71, СП-62, Roxon - 700 и Rotan - 1000 установлены зависимости производительности рыхления мерзлых грунтов (покрытий, фундаментов и т.д.) и дробления негабаритны* кусков при условии

обеспечения требуемой степени дробления б зависимости от глубины рыхления и крупности кусков.

5. Установлены зависимости производительности тракторных рыхлителей и комплекта машин при буровзрывном способе рыхления из условия обеспечения требуемого качества предварительного рыхления грунтов. Все полученные зависимости производительности,' в том числе и экскаватора, послужили основой экономико-математической модели для определения области эффективного применения различных комплектов машин при разработке мерзлых и прочных грунтов.

6. Разработана инженерная методика определения рационального комплекта машин на основе оценки единичных и комплексных показателей технологического качества забоя и условия обеспечения номинального качества забоя, а также определены области применения различных технологических схем ("Рыхление - выемка - транспортирование" , "рыхление - выемка - вторичное дробление - транспортирование" и др.).

7. Результаты исследований использованы строительными организациями: трестами "Бамстроймеханизация" Главбамстроя и "Строй-механизация" Главульяновскстроя, а также при разработке отраслевого стандарта ОСТ 24.072.11-80 "Забои одноковшовых экскаваторов. Показатели качества" (Минтяжмаш СССР).

Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 147,4 тыс.руб. в год.

Результаты исследований используются в учебном процессе

КИСИ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ю.И.Беляков, В.А.Овчаренко, В.А.Галимуллин 0 максимальной кусковатости грунтов прир работе строительных экскаваторов. -Горн.,строит, и дор. машины: Респ.межвед.научн.-техн.сб.,Киев, 1981, вып. 31, с. 10-15.

2. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин Прогнозирование технологических параметров использования тракторных рыхлителей.-Изв.вузов. Горный журнал, 1982, № II, с. 15-19.

3. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 рациональных схемах разработки мерзлых и прочных грунтов тракторными рыхлителями - Тезисы докладов Казанского ИСИ, г.Казань, 1982, с. 24.

4., Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин, В.А.Овчаренко К определению рациональной технологии разработки мерзлых грунтов - Изв. вузов "Строительство и архитектура", 1982, № 3, с. 88-92.

5. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин Влияние качества подготовки забоев на надежность и срок службы одноковшовых экскаваторов -Тезисы докладов 1-ой Респ.конф. по повышению надежности и долговечности машин и сооружений, ч.П, Киев, 1982, с. 78.

6. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 применении тракторных рыхлителей на мерзлых грунтах - Горн..строит, и дор.машины: Респ. мажвед.научн.-техн.сб., Киев, 1982, вып. 34, с. 40-46.

7. В.К.Богуславский, В.Г.Моисеенко, В.А.Галимуллин и др.

О показателях качества подготовки забоев при работе одноковшовых экскаваторов на взорванных породах - Горн.,строит, и дор.машины: Респ.мачевед.науч.-техн.сб., Киев, 1982, вып. 33, с. 13-17.

8. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 комплексном показателе качества подготовки экскаваторных забоев - Горн.,строит, и дор. машины: Респ.межвед.науч.-техн.сб., Киев, 1982, вып.33, с.17-23.

9. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин, В.А.Овчаренко, Л.С.Чебанов Земляные и буровзрывные работы при реконструкции предприятий (учебное пособие) - КИСИ, Киев, 1983, 93 с.

10. Ю.И.Беляков, Н.С.Канюка, А.В.Резуник, В.А.Галимуллин и др Методические рекомендации по разборке и разрушению строительных конструкций при реконструкции промышленных предприятий - Мин-промстрой УССР, Киев, 1983, 62 с.

11. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин 0 разработке мерзлых и прочных грунтов в стесненных условиях - Тезисы докладов Казанского ИСМ, г.Казань, 1983, с. 25-26.

12. Ю.И.Беляков, Ф.Н.Акимов, В.А.Галимуллин и др. Рекомендации по установлению рационального качества забоя машин для земляных работ - СКГБ Главбамстроя*Мкнтрансстрой СССР, М., 1984, &7 с

13. Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин, В.А.Овчаренко, Л.С.Чебанов О группировке грунтов по трудности выемки строительными экскаваторами - Изв.вузов "Строительство и архитектура", 1984,8,с.89-92

14. Д.И.Анисимов, Ю.И.Беляков, В.А.Галимуллин,Л.С.Чебанов Оценка качества забоя экскавационных машин - Транспортное строительство, 1984, № 6, с.6 - 7.

15. Е.Д,Баладинский,"В.А.Галимуллин 0 технологических схемах применения гидромолотов - Горн.,строит, и дор.машины: Респ. межвед.науч.-техн.сб.,Киев,1984, вып.37,с. 73-78.

16. Ю.И.Беляков, А.Л.Снежко, А.В.Резуник, В.А.Галимуллин и др. Организационно-технологические правила производства земляных работ при реконструкции промышленных предприятий. Часть Ш. Типовые технологические схемы производства работ - Минпромстрой УССР, Кйев, 1984, 79 с.

17. Ю.И.Беляков, Г.М.Батура, В.А.Галимуллин, Н.Н.Сохй и др. Рекомендации по разработке мерзлых грунтов бульдозерно-рыхлитель-ными агрегатами и скреперами - СКТБ Главбамстроя Минтрансстрой СССР, М., 1985, 76 с. '

18. Ю.И.Беляков, А.П.Снежко, В.А.Галимуллин и др. Организационно-технологические правила прокладки подземных'трубопроводов открытым способом в стесненных условиях строительства и реконструкции промышленных предприятий - МинпромстроЙ УССР, Киев, 1986, 127 с.

БФ 19269..Подписано в печать 14.11.88 Формат 60x84'Г/16. Бумага типографская №1. Офсетная печать. Усл.печ.л. 1,5.

Уч.-изд. л Л. Тираж 100 экз. Зак. 288.,_

Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР, 252180, Киев-180, Краснозвездный пр., 51. Тйпография НЙИСП Госстроя УССР, 252180, Киев-180; ул.И.Клименко, 5/2.